[发明专利]碳纳米管制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料的备方法，尤其涉及一种碳纳米管的制备方法。

背景技术

碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)是一种新型碳材料，由日本研究人员Iijima在1991年在电弧放电的产物中发现，请参见″Helical Microtubules ofGraphitic Carbon″，S.Iijima，Nature，vol.354，p56(1991)。碳纳米管具有优良的综合力学性能，如高弹性模量、高杨氏模量和低密度，以及优异的电学性能、热学性能和吸附性能。随着碳纳米管螺旋方式的变化，碳纳米管可呈现出金属性或半导体性质。由于碳纳米管的优异特性，因此可望其在纳米电子学、材料科学、生物学、化学等领域中发挥重要作用。

目前，制备碳纳米管的方法主要是化学气相沉积法(CVD)。化学气相沉积主要是运用过渡金属或其氧化物作为催化剂，在相对较低的温度下分解含碳的源气体，在所提供的基底上生长碳纳米管。

当碳纳米管应用于场发射显示器、电子枪、大功率行波管等器件时，因为场发射平面显示点阵的寻址要求具有良好的导电性且能够承载较大电流的电极；电子枪、大功率行波管等器件的阴极也需要能承载较大电流的基底，而对于这些应用，金属基底为最佳材料。

目前，由于碳纳米管的生长多以过渡金属为催化剂，由于这种过渡金属催化剂易与其他金属形成合金，从而使催化剂失去活性，导致无法正常生长碳纳米管，因此碳纳米管的生长多采用硅、二氧化硅、玻璃等材料作为基底，而无法在金属基底上生长碳纳米管。

Ch.Emmenegger揭示了一种在金属基底上形成碳纳米管阵列的方法，请参见“Carbon nanotube synthesized on metallic substrate”，Ch.Emmenegger，Applied Surface Science，vol.162-163，P452-456(2000)。他们通过在铝基底上涂敷上硝酸铁(Fe(NO₃)₃)，通过热处理使Fe(NO₃)₃涂层形成纳米级氧化铁(Fe₂O₃)颗粒，以纳米级的Fe₂O₃颗粒为催化剂，然后通入乙炔碳源气与保护气体的混合气体使碳纳米管阵列长出。但是，由于Fe₂O₃导电性能较差，使碳纳米管与金属基底的电性接触较差，限制了碳纳米管作为电子器件的应用。且，该方法需要经过热处理将过渡层处理为纳米级颗粒催化剂，增加了在金属基底上生长碳纳米管的工艺步骤，使成本较高。

因此，确有必要提供一种碳纳米管的制备方法，该方法可在金属基底上直接生长碳纳米管，无须在金属基底与碳纳米管之间增加过度层或催化剂，工艺简单，成本较低，适合大量生产。

发明内容

一种碳纳米管的制备方法，其包括以下步骤：提供一铜基底，对铜基底的表面进行抛光处理；将抛光处理后铜基底置于一加热炉中，通入保护气体后，加热至400℃-800℃；向加热炉中通入碳源气，在400℃-800℃下生长碳纳米管。

与现有技术相比较，本技术方案所提供的碳纳米管的制备方法，可直接在金属铜上生长碳纳米管，且无须在金属铜和碳纳米管之间增加过渡层，工艺简单，成本较低，适合大量生产。

附图说明

图1是本技术方案实施例的碳纳米管的制备方法的流程图。

图2是本技术方案实施例所制备的碳纳米管的扫描电镜照片。

图3是本技术方案实施例所制备的碳纳米管的透射电镜照片。

具体实施方式

以下将结合附图及具体实施例详细说明本技术方案所提供的碳纳米管的制备方法。

请参阅图1，本技术方案实施例提供一种制备碳纳米管的方法，具体包括以下步骤：

步骤一：提供一铜基底，对铜基底的表面进行抛光处理。

所述抛光处理的过程包括以下步骤：

首先，采用一600目-800目的砂纸沿第一方向反复摩擦铜基底的表面3分钟-5分钟。而后，除去铜基底表面因摩擦产生的粉末。

其次，采用一1000目-1300目的砂纸沿第二方向反复摩擦铜基底的表面5分钟-8分钟。而后，除去铜基底表面因摩擦产生的粉末。

最后，采用一1500目-2000目的砂纸沿第一方向反复摩擦铜基底的表面10分钟-15分钟。而后，除去铜基底表面因摩擦产生的粉末。